В пользу «комплексного» использования сетей IP выдвигаются следующие аргументы: инфраструктура на базе IP для обмена корпоративными данными уже создана, часть ее ресурсов остается незадействованной, их можно использовать для передачи факсимильных сообщений и речевого трафика, что повысит эффективность эксплуатации сетевой инфраструктуры. В результате можно получить явную выгоду: речевые и факсимильные сообщения будут транспортироваться по уже существующей сети передачи данных как бы бесплатно.

На большой потенциал новой технологии указывают и маркетинговые исследования. Так, по прогнозу аналитической компании International Data Corp. (IDC), с 1997 по 2002 гг. американский рынок систем и услуг, обеспечивающих передачу речи поверх IP (VoIP), будет расти в среднем на 103,4% в год и в 2002 г. составит 24,39 млрд долл. В этот же период совокупный рынок других стран будет увеличиваться в среднем на 100,9% в год и к 2002 г. достигнет 20,49 млрд долл.

Прогнозы, конечно, впечатляющие. Однако сетевому администратору необходимо серьезно разобраться в VoIP-технологиях и понять, подходит ли инфраструктура его сети для смешанного трафика. По сути, нужно ответить на вопрос, готова ли ваша организация к разработке, конфигурированию интегрированной мультимедийной сети и управлению ею. Прежде всего следует учесть следующие обстоятельства.

1. Объединение трафиков данных и речи — сложная задача, поскольку между сетями передачи речевых сигналов и данных существуют фундаментальные различия.

Сети передачи речевых и факсимильных сообщений, использующие коммутацию каналов, имеют такие особенности:

  • для установления соединения требуется специальная процедура инсталляции службы передачи данных;
  • на время соединения резервируются сетевые ресурсы;
  • для связи используется фиксированная полоса пропускания (как правило, 64 кбит/с на один речевой канал), которая, в зависимости от трафика, может быть задействована полностью или частично;
  • оплата услуги обычно зависит от продолжительности использования канала;
  • деятельность провайдеров может регулироваться государственным ведомством (например, FCC);
  • служба передачи данных должна быть организована повсеместно и быть доступной для потребителей.

Для сетей передачи данных с пакетной коммутацией характерны другие особенности:

  • для гарантированной доставки данных необходима адресация каждого пакета, но специальной процедуры установки не требуется;
  • сетевые ресурсы используются по мере необходимости и обычно не резервируются по всей линии связи;
  • стоимость услуги определяется в первую очередь рыночными механизмами, а не регулирующими постановлениями;
  • услуга передачи данных предоставляется по требованию. Могут также существовать ограничения по географическому местоположению абонентов, скорости передачи (в зависимости от технической реализации) и т.д.

Таким образом, при попытке приспособить сеть пакетной передачи данных для транспортировки голоса, факсов и видео вы можете столкнуться с рядом фундаментальных технических проблем. Что, к примеру, произойдет, если пакет, содержащий речевое сообщение или видеоклип, задержится или вообще пропадет? Почувствует ли человек, принимающий сообщение, ухудшение качества сигнала?

Для реализации VoIP необходимо хорошо понимать, в чем состоят различия сетей передачи данных и речевых сообщений, осознавать, какие технические проблемы возникают в связи с этими различиями, и сопоставлять их с запросами конечного пользователя.

2. Различия в функционировании таких сетей приводят к применению разных подходов к их управлению.

Индустрия телефонной связи США славится своей высокой надежностью, характеризуемой показателем «пять девяток», т. е. 99,999%, который часто рассматривается как эталон надежности оборудования для тестируемых телефонных сетей. «Пять девяток» означает, что за 40 лет своего функционирования коммутационное оборудование (например, УПАТС) может быть неработоспособным лишь два часа (в совокупности). С учетом того, что 40 лет — это 350 400 часов, два часа простоя соответствуют 0,0000057 этого периода, что и дает показатель надежности, равный 99,999%.

Многие конечные пользователи могут и понятия не иметь, какой показатель надежности — три, четыре или пять девяток — обеспечивает телефонная связь. Просто они по опыту знают, что соединение производится за считанные секунды и практически всегда правильно, а случайные разъединения происходят крайне редко.

Каждый факт сбоя или ухудшения качества связи будет очень болезненно восприниматься потребителями, избалованными таким уровнем надежности. Если ваши конечные пользователи не сразу услышат гудок или не смогут дозвониться домой, вы моментально узнаете об этом.

Схема организации доступа к ТфОП и Internet из ЛС

Напротив, пользователи вычислительных сетей более терпимы к сбоям в передаче данных. Им чаще приходилось сталкиваться с неполадками в функционировании рабочих станций, прикладных программ и т. п., они лучше понимают внутренние проблемы своей сети. Но что произойдет, если трафик приложения сверхнадежной сети (например, телефонной коммутируемой общего пользования) будет перенесен в сеть с меньшим запасом надежности (скажем, в Internet или корпоративную интрасеть)? Сохранится ли тот же уровень надежности, сможете ли вы прежним образом управлять такой сетью и окажутся ли эти процедуры столь же эффективными?

Если вы планируете заменить инфраструктуру речевой связи с коммутацией каналов на среду, обеспечивающую пакетную коммутацию, вы должны быть уверены, что в результате качество сервиса по крайней мере не ухудшится. В противном случае вам не избежать неприятностей.

3. В мультимедийной сети проблема качества предоставляемого сервиса встает более остро.

Передачу речи, факсимильных сообщений и видеоданных из одной точки в другую нельзя считать успешной, если качество доставленного сигнала не удовлетворяет получателя. Качество зависит от множества факторов, среди которых основными являются следующие:

  • пропускная способность каналов, определяющая скорость передачи по сети и ее топологию;
  • функции управления (включая обеспечение, резервирование и мониторинг ресурсов), которые необходимы для установки и поддержки мультимедийного соединения;
  • время ожидания или задержки прохождения сигнала по сети от источника до пункта назначения;
  • искажения, вызванные различными временами прибытия пакетов (джиттер). Для борьбы с этим явлением входящие пакеты помещаются в буфер, а затем передаются из него через стандартные интервалы времени;
  • потери пакетов с речевой или видеоинформацией, требующие определенной компенсации сигналов на стороне получателя.

Изо всех перечисленных факторов самое большое влияние на качество сервиса оказывает время задержки. Почти для всех систем речевой связи максимально допустимой задержкой считается 400 мс, а оптимальной — 200 мс. При превышении этих значений качество приема речевого сигнала существенно ухудшается.

Время задержки складывается из нескольких компонентов. Запаздывание сигнала при распространении по среде передачи составляет около 1 нс на фут, что дает суммарное значение 10—100 мс, в зависимости от расстояния между двумя рассматриваемыми точками. Выполнение алгоритма кодирования/декодирования сигнала на обоих концах линии добавляет примерно по 20 мс задержки (ее величина зависит от типа применяемого алгоритма). Еще около 40 мс добавляется за счет использования буфера, компенсирующего джиттер на стороне получателя. Кроме того, задержку в 10—40 мс может вызвать обработка пакетов и их установка в очередь. Величина последней составляющей зависит от скорости соединения, максимального размера передаваемой информационной единицы (MTU — maximum transmission unit) и других факторов.

4. Потребуется внедрять новые стандарты.

Существует несколько общепризнанных международных организаций, утверждающих стандарты, среди которых можно назвать Американский национальный институт стандартов (American National Standards Institute, ANSI), Институт инженеров по электротехнике и электронике (Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE), Международная организация стандартизации (International Organization for Standardization, ISO), Международный союз электросвязи (International Telecommunication Union, ITU) и Рабочая группа по инженерным проблемам Internet (Internet Engineering Task Force, IETF).

Вот несколько основных семейств стандартов в области передачи речи и данных публикуемых сектором телекоммуникационных стандартов (ITU-T) Международного союза электросвязи.

Серия T.120 определяет протоколы и службы многоточечной передачи данных в режиме реального времени. Протоколы реализуются в сетевых инфраструктурах различного типа, включая сети с коммутацией каналов, с пакетной коммутацией, ISDN и ЛВС. Данная серия стандартов охватывает следующие приложения: проведения телеконференций, совместной работы с изображениями, обмена статичными изображениями.

Серия H.320 определяет видеотелефонную связь при соединениях точка—точка и многоточечных. Самым важным в этом семействе является стандарт H.323, регламентирующий работу мультимедийных систем в сетях пакетной передачи данных.

Серия G.700 определяет технические аспекты терминального оборудования, включая специфические алгоритмы, используемые для кодирования/декодирования сигнала (например, речевого) и его передачи по цифровым сетям. Так, стандарт G.723.1 этой серии определяет кодирование голосового сигнала при передаче на скорости 5,3 и 6,3 кбит/с.

Стандарты T.37 и T.38 определяют, соответственно, форматы и процедуры хранения и пересылки факсимильных сообщений, а также их отправки в режиме реального времени.

Серию стандартов, называемых запросом на комментарии (Request for Comments), публикует IETF. Эта серия определяет работу Internet и корпоративных интрасетей при их подключении к Internet. В нее входят, например, такие документы: RFC 1889 (Протокол работы в режиме реального времени), RFC 2068 (Протокол передачи гипертекста), RFC 2205 (Протокол резервирования ресурсов), RFC 2326 (Протокол передачи потока данных в режиме реального времени) и RFC 2327 (Протокол описания сеанса работы).

Стек протоколов VoIP публикует Форум по передаче голоса поверх IP (Voice over IP Forum). Этот документ определяет специфические стандарты ITU-T и IETF, которые требуются для реализации VoIP при совместном использовании аппаратуры нескольких производителей.

Знание основных стандартов и понимание их важности необходимы каждому, кто решил построить универсальную сеть.

5. Главной заботой станет обеспечение взаимодействия продуктов различных производителей.

Помните, как некогда платы адаптеров Ethernet, выпущенные разными компаниями, не могли работать друг с другом? Иногда полезно вспомнить такие уроки. К счастью, благодаря работе Международного консорциума по мультимедийным телеконференциям (International Multimedia Teleconferencing Consortium, IMTC) в столь важном вопросе, как совместимость, достигнуты определенные успехи.

Назначение консорциума IMTC, насчитывающего в своих рядах более 150 компаний, — разработка, продвижение и реализация решений в области мультимедийных телеконференций, базирующиxся на открытых международных стандартах. В соответствии с указанными задачами IMTC финансирует периодическое тестирование совместимости различных решений, представленных компаниями — членами консорциума. На основании результатов испытаний в продукты вносятся коррективы, и тем самым обеспечивается их лучшая совместимость.

По мере распространения мультимедийных приложений важность проблемы совместимости будет возрастать. Тем, кто лишь приступает к организации универсальных сетей, рекомендуем обращаться за информацией на Web-узел IMTC (http://www.imtc.org).

6. Прочие факторы.

Помимо перечисленных выше проблем существуют и другие, решение которых мало зависит от вас, но может повлиять на процесс преобразования вашей сети в универсальную. К таким факторам можно отнести следующие аспекты «общего толка». Будет ли деятельность поставщиков услуг IP-телефонии (ITSP) регулироваться федеральными органами? Будет ли входить в стоимость VoIP-сеансов связи стоимость доступа? Достаточна ли пропускная способность каналов Internet, чтобы обеспечить предполагаемый рост IP-трафика? Чем будут различаться услуги ITSP-провайдеров, число которых быстро растет? Кого выведет вперед новая эра коммуникаций — ведущих производителей УПАТС, поставляющих межсетевые шлюзы, или производителей маршрутизаторов для сетей передачи данных? Готовы ли к поддержке нового рынка производители средств сетевого управления и анализа протоколов?

Все эти вопросы очень важны, и сетевым администраторам необходимо получить на них точные и ясные ответы у представителей VoIP-индустрии. По сути, проблема шире, чем возможность дополнительной передачи по Internet речевых и факсимильных сообщений. Речь идет о том, какие услуги получат конечные пользователи от коммуникационных компаний в следующем тысячелетии и какой экономический эффект даст инфраструктура единой универсальной сети.

Подготовлено компанией DigiNet по материалам семинара Network World